智能火灾监控系统设计

智能火灾监控系统设计（精选12篇）

智能火灾监控系统设计 第1篇

火灾的时有发生给人们造成了严重损失,完善火灾监控系统,对于探测火灾隐患,保障生命财产安全有着重要的意义。通常火灾监控系统都采用布线方式将各个数据采集点集中起来,这样需要大量的时间,而且布线过程复杂,带来很多的不便。同时,导线本身的老化或损坏也会直接影响故障率高、误报率高。

本火灾监控系统是将所监视的若干区域内的传感器输信号,以无线通信形式发送给MCU控制单元。这样安装起来就结构简单,没有复杂的布线,检修方便。

2 系统分析

本系统采用了多个无线传感器节点和一个监控终端。整个系统以单片机89C2051为核心,包括烟雾传感器、驱动电路、外部天线、射频收发器等构成。烟雾传感器按照要求布置到在监控区域的各个地点,其作用是数据的采集和传输,同时接收各节点发来的数据和命令。单片机89C2051负责信息分析处理,完成相应的操作。其结构图如图1所示。

监控终端与无线传感器节点直接相连,定时向无线传感器节点采集数据,并分析是否有火灾报警相关信息,这样即降低了监控系统的误报率,又提高了系统的可靠性。系统如果接收到火灾信息,则发出报警,立即给数据采集节点发出控制指令,迅速启动灭火设施。监控终端结构如图2所示。

3 硬件设计

3.1 无线传输模块

nRF905是单片射频收发器,工作在433/868/915MHz的ISM频段。它包括频率调制器、带解调器的接收器、功率放大器、晶体振荡器和调节器等部分,采用Shock Burst TM工作模式,使用SPI接口与微控制器通信。工作特点是功耗非常低,发射功率为+10d Bm时发射电流为30m A,接收电流为12.5m A。进入POWERDOWN模式可以很容易实现节电。nRF905与单片机的连接如图3所示。

射频收发器nRF905有Shock Burst TM RX和Shock Burst TMTX两种活动模式,同时有断电和SPI编程以及待机和SPI编程两种省电模式。

nRF905的模式由TRX_CE,TX_EN和PWR_UP划分如表1所示。

活动模式:nRF905数据传输快速,通过将与RF协议有关的高速信号处理放到芯片内,数据在MCU中低速处理,在nRF905中高速发送。当接收到匹配正确地址和数据后,通过地址匹配端(AM)和数据准备端(DR)两通知单片机。在信号发送时,nRF905自动产生前导码和CRC校验码,如果发送过程完成,则由引脚通知微处理器数据发射完毕。

关机模式:进入关机模式后,设备不再工作,nRF905的消耗电流最小,通常为2.5u A,这样将减少平均耗电并最大的维持电池的生命。nRF905将保持配置字中的内容直到关机。

节能模式:保持电流消耗最小,而且保证最短的Shock Burst RX、Shock Burst TX的启动时间和启动时减小工作电流。在该模式下,部分晶体振荡器处于工作状态。

3.2 数据采集模块

数据信号采集模块包括烟雾传感器和驱动电路两个部分,感应烟雾信号,输出模拟电信号。烟雾信号采用MQ-2气体传感器,MQ-2气体传感器的工作原理是在干净空气中电导率较低,当MQ-2检测到烟雾信息时,传感器的电导率迅速增大。

驱动电路以LM393为核心,MQ-2检测到的信号比较小,使用时需要对其进行放大,驱动电路如图4所示。

采用LM393放大芯片作为信号驱动电路,LM393是双电压比较器集成电路。工作电源电压范围宽,单电源、双电源均可工作。单电源1~36V,双电源+1~+18V、-1至+18;输出TTL信号LED指示。双信号输出,模拟量TTL电平输出。TTL输出有效信号低电平。模仿量输出0至5V电压,浓度越高,电压越高。TTL的灵敏度可通过电位器调节。

4 软件设计

软件设计包括监控终端和数据采集端设计,采用循环检测技术,因此监控终端依次向数据采集端发送命令,并接收数据采集端的应答信号,以此判断是否有火灾发生。

数据采集端程序包括主程序和中断程序两部分。主程序的作用是对系统进行初始化和检测处理,中断程序的作用是通过nRF905发送数据。

4.1 发射程序

数据发送按以下步骤进行:当需要送数据时,接收节点的地址和有效数据通过SPI接口传送给n RF905,并设置好接口速度;设置TRX_CE=1,TX_EN=1,启动nRF905的Shock Burst TM工作模式;自动上电,数据包自处理完成,数据包被发射(50kb-ps,GFSK,Manchester-encoded);如果设置AUTO_RETURN为高电平,在TRX_CE=1期间,n RF905将持续的发送数据包;当TRX_CE=0时,数据传输结束并进入待机模式。

发送过程流程图如图5所示。

4.2 接收程序

通过分别设置TRX_CE=1和TX_EN=0来选择RX不同模式;650us后,n RF905监测感应数据信息,等待接收数据;当射频收发器n RF905检测到相关信息时,载波检测CD端被置为高电平;如果n RF905接收到相匹配的地址,则地址匹配端AM被置为高电平;当n RF905通过CRC校验正确,接收到有效的数据包时,数据准备就绪,则DR端被置高电平;单片机设置TRX_CE为低电平时,进入待机模式。单片机通过SPI接口读出有效数据。接收程序流程图如图6所示。

5 结束语

综上所述,由MQ-2、89S51、nRF905组成的火灾自动报警系统,系统结构简单,具有较高的灵活性和可靠性,抗干扰能力强。该监控系统制作和调试方便,容易实现。各项指标皆能达到要求,具有一定的实用性,符合安全系统的要求。

摘要：本文设计了一种由烟雾传感器、单片机构成的智能火灾监控系统。通过无线通信模块对监控区域进行多点数据采集,采用循环检测技术,对传感器数据进行循环检测。实测表明,该监控系统各项指标皆能达到要求,具有一定的实用性。

关键词：数据采集,火灾监控,无线通信,循环检测

参考文献

[1]李全利.单片机原理及应用技术[M].3版.北京:高等教育出版社,2003.

[2]徐锡生.浅谈高层建筑电气火灾监控系统的设计[J].机电信息,2011(15).

[3]孙英达.n RF905无线收发芯片的应用[J].机械制造与自动化,2009(6).

某工程火灾自动报警系统设计 第2篇

笔者介绍了某工程火灾自动报警系统方案配置、系统运作模式、消防联动系统的设计、火灾自动报警系统图,供相关设计、施工人员参考使用.

作 者：张文有 孙伟 Zhang Wen-you Sun Wei  作者单位：兰州工业高等专科学校,甘肃,兰州,730050 刊 名：机械研究与应用 英文刊名：MECHANICAL RESEARCH & APPLICATION 年，卷(期)：2008 21(3) 分类号：X932 关键词：火灾报警系统   运作模式   系统图  

★ 验收申请书

★ 验收申请报告

★ 验收主持词

★ 设备验收方案

★ 验收讲话致辞

★ 验收员年度工作总结

★ 环保验收批复范文

★ 施工验收发言稿

★ 竣工验收发言稿

智能火灾监控系统设计 第3篇

关键词：ZigBee；火灾监测；智能楼宇智能楼宇概念主要是通过将楼宇模仿人的智能机理而提出的，为了实现楼宇控制的智能化发展，必须不断引进各项全新的监测技术。采取新型的无线传感技术ZigBee，进行收集大量的数据作为充分的调控基础，从而实现安防管理和能源控制。能源控制任务主要在于进行管理楼宇的照明、空调等设备，安防系统主要是加强火警、盗窃类事件的报警处理。现阶段，有线与无线两种方式作为主要的数据传输手段，尤其是新型的zigBee作为一种先进的无线传感技术得到了广泛的应用，其应用优势在于能源消耗少、安装简单方便、维护快捷等。

一、ZigBee技术概述

ZigBee技术作为一种无线网络技术，主要用于中短距离无线系统的双向传输，2.14GHz、868MHz、915MHz等作为主要的工作频段。ZigBee技术可实现数据输出、控制命令输入等功能，满足传感器各种需求。基于AdHoC的路由协议，其主要特征在于数据速率低、功耗低、近距离等，可实现网络维护成本的最小化，实现网络的自我维护效果。

二、方案设计

（一）监测参数的选择。智能楼宇的智能化数据采集系统具有明显的多元化特征，本系统通过多点温度样值进行测量。智能化的大型楼宇，采取单监测点无法提供完整的信息。本研究通过基于无线传感网络的多点温度监测系统，从不同的角度进行采集数据，多结构安置传感器节点，才能全面监测所有的数据信息，综合判断所有的信息。

（二）系统架构。网络协调器、网络路由器和网络终端设备作为zighee中定义的三种设备，为了增强网络的简单性，延长节点的使用周期，必须科学调整传感器节点的数量与位置。本研究将星型拓扑应用于系统路由节点和终端节点之间，将网状拓扑应用于协调器和路由节点之间。

三、系统实现

（一）硬件实现。在系统开发过程中，采取H F-C C 2 4 3 0 z D K z ig Be e开发套件、D s l s B2 0 数字式温度传感器，进行采集温度数据，同时，通过c c2 43 0模组进行测量温度，将每个模组进行连接相应的温度采集传感器，利用路由节点将数据发至协调节点。

（二）软件实现。在实现软件设计中，网络协调器初始化信道时，产生不冲突的域网络标识符PANlD，且MAc层 会受到由网络层给定的网络管理试图发送的0x0 0 0 0作为地址。此系统采取阂值触发机制进行发送数据，温度大幅度下降，有效维持了较低的功耗，实现了整个系统无线通信的低消耗。

通过实现硬件与软件，可获取芯片内部的电压与测量到的温度数据，并传输到H F z-s m a r t RF0 4E B M的L c D屏移动终端，最终获取检测区域温度数据信息。

四、总体设计

（一）系统总体结构及各部分功能。楼宇的探测器节点、路由器、系统协调器、系统中心控制组成了本系统的重要组成部分，探测器节点主要是通过温度的变化，加强对火情的判断。结合实际的楼宇结构，将其设置于楼宇内不同的房间中。路由器在完成数据外传输的同时，还具备完成探测器节点的功能。协调器进行整理接收的信息后，通过有线方式结合系统中心控制器，进行传输数据。中心控制器可加强对楼宇内所有实时信息的检测。本系统中，ZigBee无线网络的主要构成部分包括探测器节点、路由器及协调器，各个部分直接通过无线方式进行传输信息。协调器通过串口通信方式，将获取的信息传输给系统中心控制器，并反馈于相关的工作人员，以实现良好的楼宇火灾监控功能。

（二）系统设备间的通信。本系统的各个探测器节点，利用路由器将区域的状态信息传输给调器，协调器经过汇总全部的节点信息，并传递向控制器，从而实现了楼宇的火灾监测能。在系统运作中，探测器、路由器、协调器及控制器之间实现有效的信息传输，实现各项监测功能。系统中各个节点进行信息传输时的功能主要体现如下：①节点登录。在建立ZigBee无线火灾监测网络过程中，首先是采取协调器进行组建网络，并安装在楼宇内部的探测器中，最终应用于该网络当中。在网络中置入探测器后，首先进行搜索附近的网络，将最短路径的路由器置入网络中。探测器将搜索信息发送给协调器，并进行保存基本信息，为节点的管理提供充分的依据。②汇报工作状态。工作状态信息可确保各个探测器节点的正常运行，正常连接各个协调器。在组成系统网络后，协调器进行接收该节点的状态信息，并进行保存此节点发送状态信息的次数，以增强查询的方便性。在相应的时间内，协调器会进行查询各个探测器节点的状态信息，在节点未向协调器发送状态信息的情况下，协调器将会主动要求该节点将状态信息发送给协调器。在发送请求信息的情况下，探测器节点未向协调器发送状态信息，则通过协调器会发现探测器节点发生故障，并显示相关的信息。③警情汇报。系统正常工作后，探测器节点将会收集相应的温度信息，并进行判断该范围内是否发生火情。在发现火情产生的情况下，探测器节点会在第一时间通过路由器接，向协调器发送相关的告警信息。协调器接收告警信息后，将进行更新探测器节点的状态信息，并向控制器传送该告警信息。控制器接收到告警信息后，将会显示MAC地址、地理信息等火情节点基本信息。此时，监控人员通过了解控制器显示的探测器节点信息，从而采取相应的火情处理方案。另外，控制器同时还会给发生火警的探

测器节点发送确认信息，探测器节点将会作出相应的动作，比如闪灯提示火情的位置，利用通过路由器及协调器向控制器传递确认消息，以实现良好的警情汇报功能。④节点联动控制。在系统运作过程中，探测器节点发现有火情产生，并反馈于控制器，将向系统内的节点发送控制信息，比如通过闪灯等操作，以改变火灾现场的节点的休眠状态。实际的操作如下：在出现火情后，控制器向节点发送控制信息，节点将退出休眠状态，实现节点的联动，直到

消防工作人员的到来。在解除警情后，控制器将会向节点发送相应的复位命令，节点将会解除最初的报警状态，并实现复位操作，从而进入稳定健康的工作状态。

结束语：随着社会经济的全球化发展趋势，智能楼宇概念的内涵和外延逐渐丰富化、多元化，不断为住户提供更加舒适安全的生活方式。ZigBee作为一种全新的通信技术，其应用可进行综合处理传感器数据，有效减少了数据传输流量，实现节点的低能消耗量，从根本上保障系统火灾报警精准率的提高。综上所述，通过将传感器作为终端的数据采集手段，采取zig

Bee无线传输技术作为媒介，进行设计温度监测系统，从而为智能楼宇高管理提供充分的技术支撑。

参考文献：

[1] 赵文静.基于ZigBee技术的智能楼宇监测系统的设计[D].杭州电子科技大学,2010.

[2] 朱科,吴荣庆,邱扬.基于ZigBee技术的智能楼宇火警监测系统的设计[J].科技传播,2012,17(13):203-204.

智能建筑火灾自动报警系统设计 第4篇

伴随着生产及生活的快速进步,对消防的安全要求越来越高。消防联动系统及火灾自动报警,其作为智能建筑子系统,能够为火灾先期报警,人身财产安全的保障,以及快速扑灭火灾发挥了非常关键的作用。因此,时刻做好防范工作,牢牢贯彻“隐患险于明火,防患胜于救灾,责任重于泰山”的概念,严格依据消防规范规实施消防设计与施工,这样方能有效地控制住火灾的蔓延范围,快速地扑灭火灾,降低人员和财产的损失。为了实现此目的,本文进行智能建筑火灾自动报警系统相关的研究与设计。

1 智能建筑中火灾自动报警系统概述

1.1 火灾自动报警系统

火灾报警系统能够自动地探测火灾的隐患,担负着非常重要的安全防范重任,是智能建筑中建筑自动化系统(BA)的重要子系统。在设计时,火灾自动报警系统一定要与《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98(简称《报警规范》)的要求相符合,也要与智能建筑特点相适应,合理地选择相关产品,实现技术先进,安全适用以及经济合理。建筑自动化系统包含多个分系统,它们分别是:人员进出监视系统,消防控制与火灾自动报警系统,自动防盗告警系统,保安巡逻系统,给排水监控系统,空调监控系统,采暖通风系统,电力供应与照明系统,变配电及后背电源监控系统,以及电梯,广播,地震监控,电缆电视,煤气泄漏等系统。以技术角度来分析,该诸多子系统能够实现共享硬件设备资源,做到控制信息与管理信息一体化,方便系统的管理、控制及维护,能够统筹规划及设计普通及非正常情况下各种设备的方案,最终实现智能监控与全面集中的目的。

1.2 火灾报警控制器设计选配

火灾自动报警系统的关键部位为火灾自动报警控制器,它收到信号后立即进行分析判断,如果有火灾发生,那么它就会发出火警信号,同时将相应消防设备进行启动。计算机技术的发展,促使过去的开关量多线制火灾自动报警系统被模拟量总线制火灾自动报警系统所取代,当前智能火灾自动报警系统因此也获得了普遍的使用,模拟量总线制火灾自动报警系统玉智能火灾报警系统,这二者均为伴随计算机技术发展而发展的,均能够在智能建筑领域中使用。

在消防联动系统和火灾自动报警里,选配集中火灾报警控制器时,不但要对火灾自动报警系统工作要求能够满足,而且也要具备和智能建筑中其余的控制系统的通信界面。这些主要有:对整体系统故障信息、报警情况以及联动信息显示功能,和所有报警区域里火灾报警控制器的通信功能,能够和智能建筑中其它专业的控制系统进行通信的界面,可以依据火警信息进行消防联动设备的启动、同时能够对它的运行状态进行显示等。

1.3 火灾自动报警系统的设计

在智能建筑中,设计火灾自动报警系统时,要注意的要点为:依据所要保护的面积部位,根据火灾探测器的总数,以及其它如手报等报警装置的数量,明确所需要报警控制器的总容量;通过被保护目标火灾时燃烧的具体情况,明确发生火灾的类型;依据消防设备,明确联动的控制方式;根据划分的报警区域,进行区域报警控制器的设置;根据防火灭火要求,明确联动与报警之间逻辑关系;最后,还需要对智能建筑“3AS”(办公自动化系统、通信自动化系统、建设设备自动化系统)和火灾自动报警系统的适应性进行仔细的考虑。

2 基于Zigbee火灾自动报警系统设计

2.1 关键技术

Zigbee技术为一种双向低复杂度,近距离,低数据速率,低成本,低功耗无线通信技术,经常应用至远程控制与自动控制领域,能够嵌入至各种设备中,而且对地理定位功能能够较好的支持。Zigbee技术能够使用的拓扑模型有主要有:网状网络结构,星形网络结构,以及簇状树形结构(Mesh)。

2.2 系统方案概述

本系统总体结构如图1所示。无线传感器把探测到的火灾信号以Zigbee无线通信方式,发送至数据集中器;数据集中器把获取的数据传送到火灾监控中心,然后火灾监控中心进行对该数据的统计评估与计算处理。在进行火灾信号判断时,判断的原则非简单的非准则,要对其它各种因素都要考虑。依据先前设定的相关规则,把该数据转切换成恰当报警动作指标,发出预报警。比如,有少量的烟,然而温度却急剧上升——发出报警;有少量烟,但温度上升平缓——发出预报警等。

从网络节点逻辑功能上,Zigbee设备能够划分成:路由节点(router),终端设备(end device),以及网络协调器(PAN coordinator);从设备功能方面划分,能够划分成:简约功能设备(Reduced Function Device,RFD),全功能设备(Full Function Device,FFD)。其中,全功能设备能够充当路由结点、网络协调器或者终端设备,而简约功能设备仅可以充当终端设备节点。所以,从网络逻辑结构上分析,Zigbee火灾报警系统内的数据集中器是Zigbee网络中的网络协调器;数据集中点是路由节点;无线传感器为终端设备,依据传感器配置的部位,也能够设置成路由节点。Zigbee网络能够支持65535个节点,能够很好地满足各种需要。

2.3 硬件设计

系统硬件主要由数据采集部分和数据接收部分组成。数据采集部分包括传感器、无线收发芯片、控制MCU等。控制MCU和无线收发芯片是由SPI总线实现连接,二者一起组成无线传输模块。数据接收端使用相同的无线收发模块,使用RS232异步串口和PC机通信。其功能相当于一个接入点,一方面接收采集数据并上传给主机,另一方面将主机向数据采集端发送的控制信号以无线的方式发射出去。如图2所示为系统硬件结构框图。

本文设计系统的基本原理为:周围出现火灾迹象,由传感器测试到,将测试信息传送到火灾控制中心,中心对其进行计算处理和统计判决,判断是否符合预设条件。在此的预设条件为不是简单的是或者不是的关系,而是一个复杂的、要考虑多种因素的规则,这和具体的运用环境关系很大。一旦满足这些预设条件,传感器所得到的信息就转化为火灾报警信号。

本系统的主MCU是采用STC89LE516AD单片机,它是一种内核增强型的8为机,和广泛使用的Intel MCS51系列的单片机具有良好的兼容性,并且价格便宜。此外,其上的存储功能为其它型号单片机所没有,有着512B的RAM空间,本身还有ISP固化程序,方便使用。

2.4 软件设计

本系统软件部分是由数据采集端与数据接收端两个子程序所构成,它们都包括程序初始化、发射过程和接收过程三个部分。程序初始化的作用是对单片机、RF芯片、SPI等部分进行初始化处理;发射部分则是把已建立的数据包经过单片机、SPI接口送至RF发射模块,达到输出目的;接收部分完成的是数据接收和并进行处理功能。如图3所示为数据采集端程序流程,如图4所示为接收端程序流程。

3 结束语

随着建筑智能化的快速发展,原来报警线、通信线和联动线的自成体系是为了满足火灾自动报警系统在管理上的特殊要求而分离的。智能化水平提高,三者的集成度也在提高,因此在设计智能建筑的火灾自动报警系统时,一定要考虑他们在连接界面上的匹配性。最终满足火灾自动报警、消防联和智能建筑动系统在设计、运行、施工各个方面用最优方式结合。科技发展至今,每一项新技术在一个领域的运用都有一个探索的过程,Zig Bee技术在智能建筑的火灾自动报警系统中的运用也同样需要我们去研究探索,要使其在智能建筑的火灾报警系统中成熟运用,还有一个较为长的探索过程,还有许多挑战需要去应对,随着不断的探索,我们一定会实现火灾报警系统的飞跃发展。

摘要：随着信息技术的不断发展,建筑的智能化程度也越来越高。作为建筑的重要部分的消防设施的智能化发展也很迅速,人们对消防设施的要求也是推动其智能化发展的重要动力。本文利用传感器技术的发展成果,设计一种基于传感器技术的智能建筑火灾自动报警系统。

关键词：智能建筑,火灾自动报警系统,设计

参考文献

[1]高会艳,李界家.浅析智能大厦的发展[J].建筑智能化2001,(4):7-10.

[2]陈海忠.智能建筑与可持续发展[J].科技进步与对策.2002,18(6):40-41.

[3]吴成东.智能建筑计算机网络系统设计[M].北京:中国电力出版社,2003.

[4]林贤光.智能建筑的系统集成及其与建筑的关系[J].工程设计CAD与智能建筑,2000,(3).

智能火灾监控系统设计 第5篇

2011-X-X发布2011-X-X实施 河南省住房和城乡建设厅发布 河南省地方标准 电气火灾监控系统 设计、施工及验收规范

Code for design and installation and acceptance of alarm and control system for electric fire prevention DB xx/xxxx-2011 2011 郑州 前言

为了更好地贯彻执行电气火灾监控系统的有关国家标准,规范我省工程建设中电气火灾监控系统的设计、施工和验收等重要工程环节,我们在调研和优化了省内外各地的应用经验基础上,结合我省的实际情况总结编写了本规范。

本规范共分9章和4个附录以及条文说明,主要内容包括总则、规范性引用文件、术语、设置场所、系统设计、施工安装、系统调试、系统验收、系统维护等方面的规定。

本规范由河南省公安消防总队负责具体技术内容的解释。本规范主编单位、参编单位和主要起草人名单: 主编单位:河南省公安消防总队 参编单位:河南力安测控科技有限公司 上海华宿电气技术有限公司

主要起草人:XXX、XXX、XXX、XXX、XXX、XXX、XXX。主要审查人: 目录 1总则(5 2规范性引用文件(6 3术语(7 4设置场所(8 5系统设计(9 5.1一般规定(9

5.2监控节点的配置(10 5.3参数配置(10 5.4接地保护(10 6施工安装(11 6.1安装前的准备(11 6.2系统器件的成套安装(11 6.3主机的安装(12 6.4布线要求(12 7系统调试(13 7.1运行状态测试(13 7.2主机和现场监控器调试(13 7.3建筑内系统的调试(13 8系统验收(14 9系统维护(15 附录A 配电系统及用电设备的正常泄漏电流估算表(16 附录B 不同接地方式的电气火灾监控应用(18 附录C 装有漏电探测器的配电箱中一次回路接法(19 附录D 电气火灾监控系统验收记录(20 条文说明(23

1总则

1.1 为了保证电气火灾监控系统的设计、施工和验收,预防和减少火灾危害,保护人身和财产安全,制定本规范。

1.2 本规范适用于新建、改建、扩建的工业(除火工类以及对防爆要求比较高的场所外与民用建筑内电气火灾监控系统的设置。

1.3 电气火灾监控系统的设计、施工必须遵循国家有关方针、政策,针对保护对象的特点,做到安全适用、技术先进、经济合理。

1.4 电气火灾监控系统在投入使用前必须经过验收。

1.5 电气火灾监控系统设计、施工、验收时,除执行本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单适用于本文件。

GB 13955 剩余电流动作保护装置的安装和运行 GB 14287 电气火灾监控系统 GB 50016 建筑设计防火规范

GB 50045 高层民用建筑设计防火规范 GB 50116 火灾自动报警系统设计规范 GA654 人员密集场所消防安全管理 JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范 术语

3.1电气火灾监控系统 alarm and control system for electric fire prevention 当被保护线路中的被探测参数超过报警设定值时,能发出报警信号、控制信号并能指示报警部位的系统,它由电气火灾监控主机、电气火灾监控器及探测器组成。

3.2电气火灾监控主机 main unit for electric fire monitor 接收和监控现场电气火灾监控器报警信号的装置。3.3 电气火灾监控器(以下简称监控器 monitor for electric fire 接收电气火灾探测器信号,并具有现场报警功能的监控装置。3.4 漏电探测器 residual current detector 采集监测回路的漏电电流信号并通过系统总线将数字信号发送给电气火灾监控器的装置。

3.5 测温式探测器 heat detector 采集监测回路线缆温度并通过系统总线将数字信号发送给监控器的装置。3.6 系统总线(以下简称总线 system bus 电气火灾监控主机与各监控器之间的物理传输介质。3.7 监控节点 monitoring node 设置在配电箱(柜内的现场监控器件。4设置场所

4.1 GB50116《火灾自动报警系统设计规范》中规定保护对象为特级及一级的应设电气火灾监控系统。除住宅外,火灾危险性大,造成灾害较为严重的二级的场所也应设置电气火灾监控系统。

4.2 GA654《人员密集场所消防安全管理》中规定的公共娱乐场所和人员密集场所应设电气火灾监控系统。

4.3 建筑高度大于50m的乙、丙类厂房以及室外消防用水量大于30L/s的厂房(仓库应设电气火灾监控系统。

4.4 住宅类建筑应具有漏电报警功能。

4.5 按二级负荷供电的剧院、电影院、商店、展览馆、广播电视楼、电信楼、财贸金融楼和室外消防用水量大于25L/s的其他公用建筑宜设电气火灾监控系统。

5系统设计 5.1 一般规定

5.1.1电气火灾监控系统应独立设置,承担火灾发生前电力系统自身可能引发火灾的监控报警任务。

5.1.2电气火灾监控系统的探测器应为独立的智能化系统部件,不应和断路器、智能电力仪表等非消防类功能产品合二为一。

5.1.3电气火灾监控器所有显示、操作均应在配电箱柜面板上或外部进行,并应能显示电气火灾监控参数(如漏电数值、温度数值,其声光报警功能应满足GB14287标准规定的要求。

5.1.4电气火灾监控设备主电源应为220V/50Hz交流电源,并应配备备用电源,在主电源失电的情况下能保证连续工作不少于4小时。

5.1.5电气火灾监控设备应能以图形化的方式,实时显示电气火灾监控参数(如漏电数值、温度数值和报警部位(包括楼层、配电箱编号等,能人工在线和现场查询、设定和修改各电气火灾监控探测器的有关参数,应具有实时监控报警和系统故障报警功能。

5.1.6电气火灾监控系统应具有预警功能,能在被监控参数发生异常但未达到监控报警值前发出预警信号。

5.1.7电气火灾监控节点少于10点的系统可不配置主机,但应选用独立式电气火灾监控器和电气火灾探测器。

5.2 监控节点的配置

5.2.1 设置电气火灾监控系统的场所,监控节点宜采用两级配置,第一级设置在低压柜或建筑物总配电箱出线回路上,第二级设置在楼层总配电箱进线回路上。

5.2.2对设在同一区域的多个配电箱探测器,宜采用多回路监控器。5.2.3电气火灾监控保护宜采用报警不跳闸的设计原则。5.3 参数配置

5.3.1电气火灾探测器的报警设定值应考虑配电系统及用电设备的正常泄漏电流。

5.3.2配电系统及用电设备的正常泄漏电流以实测为准,设计时可参照附录A 中表

一、表

二、表三估算。

5.3.3系统设计中对监控节点漏电流的设定值应先给出设计估算值,在产品调试中可根据监控器显示的实际正常泄漏电流数值修正漏电流设定值。

5.3.4监控节点处的漏电流动作设定值应根据所监控线路和设备正常泄漏电流值基础值设定,监控节点处的漏电电流动作设定值应不小于正常泄漏电流值基础值与500mA之和。

5.4 接地保护

5.4.1电气火灾监控系统中的漏电动作保护(漏电监控应与电力系统接地保护相配合。

5.4.2电气火灾监控节点应按附录B所列不同接地方式的安装要求进行。5.4.3 电气火灾监控系统的安装应按有关规范要求做系统接地。6施工安装 6.1 安装前的准备

6.1.1产品上应该清晰标注产品标志,包括:制造厂名称、地址、产品名称、产品型号、主要技术参数、制造日期、产品编号及执行标准号。产品附件、配件、监控软件使用说明书、出厂检验报告、检验合格证、国家消防电子产品质量监督检验中心检验报告应齐全。

6.1.2进行产品外观检查,产品外壳应光洁,表面无腐蚀、涂层无脱落和起泡现象,无明显划伤、裂痕、毛刺等机械损伤,紧固件、插接件应无松动。

6.1.3产品应有安装使用说明书。6.1.4按设计图纸核对产品规格无误。6.2 系统器件的成套安装

6.2.1电气火灾监控器及各探测器的安装应由电器成套设备单位按专业要求进行安装。

6.2.2安装漏电电流探测器时,配电回路的相线和中性线应按同一正方向均匀穿过;温度探测器应分别采取合适的方式安装在监测点位置。

6.2.3保护地线(PE线不得穿过漏电探测器。

6.2.4配电箱中装有漏电探测器时,其一次线路应按附录C所示要求连接。6.3 主机的安装

6.3.1监控主机宜设置在消防控制室或监控中心。6.3.2主机电源应采用单独的供电电源。6.4 布线要求

6.4.1系统布线作业应依据下列图纸的设计要求进行: 1监控系统图;2监控系统各层布线平面图;3电气火灾监控设备安装接线图。

6.4.2系统总线应采用截面积大于或等于0.75mm2的屏蔽双绞线,敷设在弱电桥 架内,当敷设在强电环境时应穿金属管保护并做接地要求。所有线缆两头均应做好线标,标明所要联接设备的名称和位置以及线缆的具体型号。

6.4.3系统总线的分支器等配件在井道中的安装距地高度不应低于1.8米,在公 共场所安装时,宜设于吊顶上方或距地2.2米以上的侧墙上。7.1 运行状态测试

7.1.1确定系统工作环境状态,记录现场环境温度、湿度等参数;

7.1.2系统通电后的运行状态测试;7.1.3系统中所有监控节点的参数设置;7.1.4系统主机界面显示各监控节点的地址代码设定;7.1.5系统主机和现场监控器的操作密码设定。7.2 主机和现场监控器调试

7.2.1系统调试完成后,应对主机和现场监控器按GB14287《电气火灾监控系统》的相关规定进行下列功能检查: 1自检和试验功能;2消音和复位功能;3漏电监控预警和报警功能;4系统故障报警功能。7.3 建筑内系统的调试

7.3.1系统调试完成后,应对系统下列功能进行检查: 1被检测参数的实时性;2通信连接稳定性,并进行人为中断通信测试;3漏电监控预警和报警功能;4系统故障报警功能。

8.1电气火灾监控系统竣工验收,应在公安消防监督机构监督下,由建设主管单位主持,设计、施工、调试等单位参加,共同进行。

8.2 电气火灾监控系统验收时,应按本规范附录D的要求填写电气火灾监控系统验收记录。

8.3 监控系统产品验收时,建设单位应提供下列资料: 1产品验收申请报告;2设计图纸及设计变更通知书;3消防部门的审核及备案相关文件;4监控系统图;5监控系统调试记录;6系统产品检验合格证;7系统产品出厂试验报告或现场检验报告;8国家消防电子产品质量检验中心出具的产品检验报告复印件。

8.4 电气火灾监控器应按下列要求进行功能抽验,当有不合格者时,应限期修复或更换,并进行复验。

1实际安装数量在5台(含以下者,全部抽验;2实际安装数量超过5台者,按实际安装数量10%的比例、但不少于5台 抽验。

8.5 复验时,对有抽验比例要求的,应进行加倍抽样。复验不合格者,为验收不合格。

8.6 电气火灾监控系统验收合格后,方可投入使用。

9.1 使用单位应制订电气火灾监控系统的维护管理制度,由经过专门培训并经考试合格的专人负责定期检查和维护。

9.2 电气火灾监控系统投入使用时,应具备下列文件资料: 1本规范8.3条所规定的全部技术文件和产品验收报告。2电气火灾监控系统的使用说明书。3电气火灾监控系统的维护检查记录表。9.3 每月至少对系统进行一次检查,检查内容如下: 1对系统各部件进行外观检查,外观质量应符合6.1.1的规定。2检查监控器的实时显示数据是否在正常范围内。

3对现场监控器逐个进行自检和漏电试验检查,应功能完好、动作正常。4检查主机的数据接收和事件记录是否完整准确。

9.4 每年至少应对系统进行一次监控报警和故障报警记录的检查,并打印整理系统的运行维护报告。

附录A配电系统及用电设备的正常泄漏电流估算表 表一 220/380V线路每公里泄漏电流(mA 不同绝缘材质的线缆泄漏电流(mA/km线缆截面(mm2 聚氯乙烯橡皮绝缘交联聚乙烯 4 52 27 17 6 52 32 20 56 39 25 16 62 40 26 25 70 45 29 35 70 49 33 50 79 49 33 70 89 55 33 95 99 55 33 120 109 60 38 150 112 60 38 185 116 60 38 240 127 61 39 表二电动机泄漏电流(mA 电动机功 1.5 2.2 5.5 7.5 11 15 18.5 22 30 37 45 55 75 率(KW 正常运行 的泄漏电

0.15 0.18 0.29 0.38 0.5 0.57 0.65 0.72 0.87 1.0 1.09 1.22 1.48 流(mA 表三荧光灯、家用电器、计算机泄漏电流(mA 设备名称型式泄漏电流(mA

荧光灯

安装在金属构件上0.1 安装在木质或混凝土构件上0.02 家用电器手握式Ⅰ级设备≤0.75 固定式Ⅰ级设备≤3.5 Ⅱ级设备≤0.25 Ⅰ级电热设备≤0.75~5

计算机 移动式 1.0 固定式 3.5 附录B不同接地方式的电气火灾监控应用

图 1 TT 系统图 2 TN-S 系统

图 3 TN-C-S 系统

附录C装有漏电探测器的配电箱中一次回路接法

D电气火灾监控系统验收记录

附录

工作环境温度:工作环境湿度: 使用单位

验收项目验收方法验收内容记录验收评定结果

安装布线检查设备安装和布线是否符合本规范5.2、5.3、5.4条要求。系统主机1.检查备用电源的自动切换功能是否正常(断开正常电源3次,观察电源转换情况。

2.检查指示灯和图形界面的监控系统图显示以及监控节点数据是否完整、直观,符合GB 14287.1第4章的通用要求。

3.检查系统是否具有密码授权的安全制度。

4.检查监控参数是否具有远程设定的功能(抽检2个监控节点。

5.按监控点数规模的10%(但不少于5点做漏电监控预警和报警试验,结果应准确可靠。

6.断开任意2处总线检查系统故障报警功能是否准确及时。注:验收评定结果分为合格、基本合格、不合格三项,下同。电气火灾监控系统验收记录(续

验收项目验收方法验收内容记录验收评定结果

现场器件按监控点数规模的10%(但不少于5点做如下检查和试验:1.检查监控节点的保护部位、节点代码、各种设定值、是否脱扣等基本参数的完整性。

2.检查监控器各种参数的现场设定功能是否满足独立式应用的需要。3.操作自检键检查声光报警的电气完好性。

4.操作试验键检查漏电报警的功能完好性。

5.用2级漏电流钳形表检查实时漏电流显示误差应不大于±5%。

6.施加可调模拟漏电流,检查漏电预警值应不小于50%设定值,漏电报警值应在80%~100%设定值范围内。

7.多回路监控器应检查各监控回路的常态显示和通过查询功能检查数据的完整性。

总体评价1.产品外观质量;2.系统性能和功能;3.施工安装质量。验 收 意 见

验收单位:(单位盖章 验 收 人 员

验收日期:年月日

本规范用词说明

1为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:(1表示很严格,非这样做不可的用词: 正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”。(2表示严格,在正常情况下均应这样做的用词: 正面词采用“应”;反面词采用“不应”或“不得”。

(3表示允许稍有选择,在条件许可时,首先应这样做的用词: 正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;

(4表示有选择,在一定条件下可以这样做的用词,采用“可”。

2本规范中指明应按其他有关标准、规范执行的写法为“应符合……的规定”或“应按……执行”。

河南省地方标准

电气火灾监控系统设计、施工及验收规范 DBxx/xxxx-2011 条文说明 目录 1总则(25 2规范性引用文件(25 3术语(26

5系统设计(26 5.1一般规定(26 5.2监控节点的配置(27 5.3参数配置(27 6施工安装(28 6.1安装前的准备(28 6.2系统器件的成套安装(28 7系统调试(28 8系统验收(28 9系统维护(28 1总则

1.1 本条规定了制定本规范的目的。

由于电气火灾监控系统是近几年开始在建筑工程中应用的一种新型的系统装置,无论是国标还是建设、设计和产品研发生产,都还处于探索和积累经验的过程中。因此现行国家标准对该系统在工程中的设计应用,提出的较多是原则性规定,具体的指导性和约束性规定不多,工程设计人员在执行国标时普遍反映不知道如何合理地配置系统。在施工安装和工程验收方面则尚是空白。为了解决这些问题,规范工程建设中的设计、施工和验收三大重要环节,客观上是需要制定一个具有较好操作性的地方标准。

1.2 本条规定了本规范的适用范围。

1.3 在按照本规范进行设计时,必须同时遵循国家其他有关法律法规、方针政策,在设计中结合监控对象的使用功能、电气线路的条件,做到安全可靠、经济合理。

1.4 电气火灾监控系统在早期预防电气火灾的发生具有非常重要作用。因此,该系统在投入使用前必须经过验收,在验收通过后方可投入使用。

1.5 与电气火灾监控系统有关的强制性国家标准主要有GB50016《建筑设计防火规范》、GB50045《高层民用建筑设计防火规范》以及有关的专项建筑设计规范和相关的建筑施工及验收标准,还有强制性的产品标准GB14287.1《电气火灾监控系统第1部分电气火灾监控设备》、GB14287.2《电气火灾监控系统第2部分剩余电流式电气火灾监控探测器》、GB14287.3《电气火灾监控系统第3部分测温式电气火灾监控探测器》。在设计、施工及验收时,除应执行本规范外,尚应符合上述国家规范和标准的有关规定。

2规范性引用文件

本条规定了本规范在应用时不可缺少的相关规范。术语 3.1 电气火灾监控系统一般设置在消防控制中心或监控中心，由电气火灾监控 主机、电气火灾监控器、电气火灾探测器（包括漏电探测器、温度探测器）及系 统总线组成，该系统监测电力配电线路的电气火灾相关联的异常电气参数，并具 有显示、报警、操作和记录等功能。5 系统设计 5.1 一般规定 5.1.1 本条规定了电气火灾监控系统在工程应用中应独立配置，主要是因为它 与火灾自动报警系统承担的任务不同。前者是监控电力系统自身可能引发火灾的 安全保证措施，是解决火灾发生前的问题；而后者是在发生火灾初期进行报警和 自救灭火的手段，是解决火灾发生后的问题。承担的任务不同，采取的技术手段 也不同，因此不宜合为一个系统。此外，大量监控点并入火灾自动报警系统也必 将影响该系统的运行稳定性。电气火灾监控系统同属消防系统范畴，为方便消防 统一监管，本规范推荐采用相对独立的子系统设计原则。5.1.2 本条强调电气火灾探测器应为独立的智能化系统部件，而不是依附于配 电回路一次电器的内部，以漏电断路器形式组成系统。电气火灾监控系统属于消 防产品，角色比较特殊，不能和断路

器、智能电力仪表等非消防功能产品合二为 一，应是独立的系统。5.1.3 本条依据 GB14287.2《电气火灾监控系统：剩余电流式电气火灾监控探 测器》的第 4.3.3 条说明及工程现场的实际，考虑到声光报警应满足国家规范对 电气火灾监控器的报警要求，不能将电气火灾监控器安装在配电箱柜内部。5.1.5 本条是对电气火灾监控系统功能的进一步要求。在主机上显示参数数值 会更加直观的了解远端监控点的状态，例如：如果在没有发生报警的情况下，存 在漏电隐患，漏电数值长期为 400mA，但并未超过所设置的报警阀值 500mA，26 如果主机不显示数值，则在消防控制中心无法感知这种潜在的危险；如果发生了 报警，600mA 和 2000mA 的报警危险程度是不同的，如果主机不显示数值，则 无法区分该危险程度，因此，本条要求主机应显示参数数值。同时要求所有电气 火灾监控器的设定参数必须能在安装现场设定和修改。5.1.7 监控点数少的工程，配置一套信号总线和主机设备在经济上不够合理，因此，本条结合常规情况下经济合理性原则，规定电气火灾监控节点小于 10 点 的系统可以不配置主机。5.2 监控节点的配置 5.2.1 电气火灾监控系统的配置标准应符合现行国家标准 GB50045《高层民用 建筑设计防火规范》和 JGJ16《民用建筑电气设计规范》的有关条款规定。5.2.2 本条对电气火灾监控的适用范围及具体监测部位作了规定，主要是依据 国标 JGJ16《民用建筑电气设计规范》和 GB13955《剩余电流动作保护装置安装 和运行》的有关规定以及北京“全国智能建筑技术情报网、中国建筑设计研究院 研讨会” 形成的《电气火灾监控系统的设计方法》（暂行）稿（二 OO 七年七月 八日）及“上海电气协会、上海现代建筑设计集团专题技术研讨会”形成的《漏 电火灾报警系统设计统一技术措施》（二 OO 六年四月五日）相关内容，并结合 国内大量工程设计实例的应用经验归纳整理确定的。5.2.3 本条规定是因为发生漏电故障时一般不需要立即切断电源，特别是在有 预报警的情况下，完全可以采取人工处理，以避免停电故障；至于温度报警则更 无必要去自动切断电源了。5.3 参数配置 5.3.1 本条是对监控点漏电流值设定方法的规定。5.3.2 本条给出了配电系统及用电设备正常泄露电流的估算方法。5.3.3 本条规定了系统设计中对监控节点漏电流的设定值应先给出设计估算 值，在产品调试中可根据监控器显示的实

智能火灾监控系统设计 第6篇

火灾自动报警系统一般是由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置、消防控制设备和电源组成。触发器件应有自动和手动两种，是火灾自动报警系统最基本的触发方式；火灾报警装置中的火灾报警控制器是该系统的核心组成部分；火灾警报装置是以声、光方式向报警区域发出报警信号以警示人们安全疏散、灭火救灾；消防控制设备能够显示火灾报警后的手动或自动启动的有关联动设备的动作及状态信息；电源应采用专用消防电源，与系统相关的消防控制设备均应采用专用消防电源。

火灾自动报警系统的基本形式有区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统3种。火灾自动报警控制器是火灾自动报警系统的中枢，对全區的消防状态进行探测、监视和控制，接收信号并做出分析判断，一旦确认发生火灾，它立即发出火警信号并启动相应的消防设备。火灾报警控制器标示的容量都是单台控制器的最大容量，为了保证火灾自动报警系统既能高效率又能高可靠性的工作，实际设计各回路探测点时要考虑一定的信息余量。这一点《火灾自动报警系统设计规范》也有明确规定，余量可根据工程规模大小和重要程度而定，一般可按照火灾报警控制器额定容量或总线回路地址编码总数额定值不少于15%。

消防联动控制设备是火灾自动报警系统的执行部件，消防控制室接到火警信息后应能够自动或手动启动相应的消防联动设备，并对各设备运行状态进行监控。

根据建筑防火设计规范和火灾自动报警系统的要求，火灾报警控制器确认发生火灾时，应当有以下全部或部分的消防联动设备的控制及显示功能：

消防控制设备在确认火灾后应能切断有关部位的非消防电源，并接通警报装置及火灾应急照明和疏散指示灯，并解除门禁系统；

消防控制设备在确认火灾后应能控制电梯全部停于首层并接收其反馈信号，当消防电梯离开首层时，其反馈信号应能消失；

消防控制设备在确认火灾后应能按设定的程序启动声光警报装置与消防应急广播系统并显示其反馈信号；

消防控制设备应能显示消防水泵的启动、停止、故障状态，能显示启泵按钮的位置信息；消防控制设备应能显示消火栓按钮的报警信息；消防控制设备应能显示水流指示器、报警阀以及信号阀的报警信息及工作状态；

消防控制设备应能显示气体灭火系统的手动和自动状态，能显示气体灭火系统启动、喷射，在延时阶段能自动关闭防火门、窗，停止通风空调系统，关闭有关部位的防火阀的动作及状态信息；

消防控制设备应能显示防火门的关闭信号；

消防控制设备应能显示防火卷帘门的动作及故障信号，如疏散通道的防火卷帘门应能按设定程序实施的半降及全降信号以及用于防火分隔的防火卷帘门应全部下降到底并有的归底信号以及防火卷帘控制器的故障信号；

消防控制设备应能显示有关部位的防烟风机、排烟风机、排烟阀、排烟防火阀等的启闭反馈信号，应能停止有关部位的空调送风、关闭电动防火阀并接收其反馈信号，应能控制挡烟垂壁下降至挡烟工作位置、应能开启电动排烟窗并显示其动作状态信号；

消防控制设备应能应能及时开启火灾应急照明及疏散指示标志系统，应能控制智能疏散系统疏散方向的改变及调整；

智能火灾监控系统设计 第7篇

我国56%的矿井开采的是易自燃煤层, 矿井火灾是一大突出灾害, 尤其是近几年, 重大火灾事故时有发生, 严重影响煤炭企业的安全生产。目前矿井环境所面临的火灾风险及挑战主要有以下几点:

(1) 矿井的环境比较恶劣, 灰尘烟雾较大, 导致传统探测器灵敏度下降并频繁发生误报。

(2) 矿井环境的地理结构复杂, 存在多个狭长及死角区域, 同时矿井中的排风系统会使烟雾发生分层现象, 因此, 安装在顶部的传统感烟探测器很难起到报警作用。

(3) 矿井大多在偏远的地区并具有大量的易燃物以及会伴随产生易爆气体, 如果没有及时发现火情, 它会在很短的时间内迅速地发展和蔓延, 产生难以估计的后果。

(4) 矿井设备或机械系统内部的烟雾一般难以探测, 而这些烟雾会对设备造成严重的损害。

为此, 笔者设计了一种智能型空气采样火灾探测系统, 该系统通过双重过滤以及流速监测的方法, 克服了矿井环境灰尘烟雾大而导致误报的问题;通过采用主动抽取气体的方法, 将烟雾探测时间大大提前;将抽取的采样气体同时送入瓦斯检测系统, 进而实现了防火、防爆一体的消防报警。

1系统组成及工作原理

该空气采样火灾探测系统主要由空气采样管道、气泵、二级过滤网、激光探测腔、火灾报警显示、瓦斯探测腔、瓦斯浓度显示等组成, 如图1所示。

空气采样火灾烟雾探测技术的工作原理是通过一个内置的吸气泵及分布在被保护区域内的PVC采样管网, 24 h不间断地主动采集空气样品, 经过一个特殊的过滤装置滤掉灰尘后送至一个特制的激光探测腔, 在探测腔内特定的位置上安装有激光源及接收器, 激光源发出的光束照射到空气样品上, 如果有烟粒子存在, 光束将产生散射, 激光接收器接收散射的光信号。根据测得散射光的强弱变化, 测量出空气样本中的烟粒子量。测量的信号经软件处理后, 与预先设定的报警阈值比较, 如达到某一报警阈值, 则在显示器上给出相应的报警信号。

2系统实现的关键技术

2.1 工作模式切换

当吸气式探测器连接有多条管道时, 为了确定烟雾和瓦斯的具体位置, 采用了全面检测与定点扫描2种工作模式。在全面检测模式下, 探测器同时从所有连接的采样管中采样, 位于探测器空气样品入口处的电动旋转阀门处于开的位置, 空气可从所有进气口采集。在该模式下工作时, 探测器显示的是当前最高的烟雾和瓦斯浓度。当烟雾和瓦斯浓度超过报警阈值时, 系统自动转换到定点扫描模式, 程序控制每次只打开1个电动旋转阀门, 然后每个采样管道连续采样10 s, 依据此定点扫描方式, 可以确定烟雾来自哪根采样管, 因此, 在显示浓度的同时, 将采样管的序号也显示出来, 从而便于值班人员快速确定报警位置。

2.2 灰尘过滤与免维护

早期空气采样火灾探测系统将采集来的空气样品的90%直接排掉, 只有10%进入激光探测器进行检测。待测样品首先经过一级过滤网将直径大于20 μm的灰尘滤掉, 消除其干扰。激光探测腔内部的特定位置上安装有2个传感器, 它们相当于人的2只眼睛。传感器接收由粒子散射来的激光, 三维成像, 将火灾烟雾与水分子团、灰尘等粒子区分开来。其余气样则进入第二级过滤网, 进行精细过滤, 形成洁净空气, 冲洗激光腔内的光学元件, 清洗和探测同时进行。因此, 高灵敏度吸气式感烟探测器时刻在进行自我维护, 不会发生烟尘积累。

2.3 气流流速检测

早期空气采样火灾探测系统之所以能够实现早期报警, 是由于采用了主动抽取被保护区域空气样本的探测方式来探测烟雾, 因此, 气流流速检测是该系统的重要环节。气流流速的监测和控制是保证该系统探测性能的重要技术环节, 关系到系统报警的一致性指标, 是实现气流采样控制的基础和前提;对于采样管网的堵塞、破损等故障状态的指示, 也需要可靠的流速监测来实现。

测量气流流速的方法主要有压差式、热电式以及激光式测量法。压差式测量法对于吸气式系统这样流速较低、测量精度要求较高的测量, 尚不能满足要求, 而且压差式测量法提供的流速信号为非电信号, 与系统兼容不太方便;激光式测量法虽然测量精度很高, 测量范围也可以满足系统需求, 但其测量体积较大、成本较高, 对于该系统也不太适合;热电式测量法的测量体体积小、成本低、流速信号为电信号、测量精度高、响应快、一致性较好、使用寿命长、型号长期稳定, 比较适合在吸气式系统中应用。

热电式流速检测原理:将置于气流中的加热元件 (直径为d) 通电加热, 加热元件的温度随时间的变化决定于加热电流的大小和气流对加热元件的对流换热 (当加热元件确定后, 与气流速度成函数关系) 作用, 其热平衡方程式:

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式中:ms为加热元件的质量, kg;cs为加热元件的比热, J/ (kg·℃) ;ts为加热元件的温度, ℃;τ为时间, s;I为通过加热元件的电流, A;Rt为加热元件温度为ts的电阻, Ω;a为气流与加热元件之间的对流换热, W/ (m2·℃) ;to为气流温度, ℃;Fs为加热元件的表面积, m2。

有限长的加热元件在气流对流换热的准则方程式为式 (2) :

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式中:undefined, 为努谢尔特数;undefined, 为雷诺数;Pr为普朗特数。

整理式 (2) , 可得式 (3) :

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式中:C、m、n分别为加热元件结构尺寸有关参数, 对于一般的气流, C的取值为0.023, m的取值为0.8, 当气流的温度是加热时, n的取值为0.4, 当气流的温度是降低时, n的取值为0.3;λ为气体的导热系数, W/ (m2·℃) ;u为气体的运动黏度系数, m2/s;V为气流速度, m/s;d为加热元件直径, m。

3系统特点

3.1 报警早、误报率低

火情的发展一般分为4个阶段:不可见烟 (阴燃) 阶段、可见烟阶段、可见火光阶段和剧烈燃烧阶段, 如图2所示。

传统的火灾报警系统通常是在可见烟阶段才能探测到烟雾, 发出警报, 此时火情所造成的巨大经济和财产损失已不可避免。而在此之前, 不可见烟阶段可提供充裕的时间, 本文设计的空气采样火灾探测系统采用主动吸取保护区域空气的办法, 将探测的时间提前到了第一阶段, 并设置有4级报警功能, 即发热、冒烟、燃烧、高温。它不像传统点式探测系统要在已经产生一定可见烟雾时才发出报警, 而可以在非常早的阶段就发现火灾前兆。资料统计表明, 吸气式探测系统比一般火灾报警系统可早报警4～11 h。

同时, 吸气式空气采样火灾探测系统也解决了误报警问题, 使其在技术和性能上居于领先地位。其主要措施:采用二级过滤网, 消除灰尘的影响;灰尘过滤与灰尘识别相结合;自动调整报警阈值, 使之符合实际环境状况;设置报警延时, 消除偶发烟雾的影响;三维图象分析软件排除误报和合理设计采样管网。

3.2 转速和阈值可调功能

该系统的吸气式探测器有4级报警阈值 (1级警告、2级行动、3级火警1、4级火警2) , 在白天与夜间、工作日与节假日可人工或自动根据不同的环境来修正报警阈值, 防止误报警。抽气泵转速可从300～4 200 r/min连续调节, 以适应管网及环境的要求。每一条采样管均有气流传感器, 检测该管的气流变化。例如, 空气采样火灾探测系统经过长期的运行, 采样孔的孔径因堵塞而变小, 管网阻力增加, 从而使抽气量变小或是采样管漏气、断裂使抽气量变大。吸气式火灾探测系统会自动报出气流故障, 提醒维护管网系统。

3.3 瓦斯检测功能

该系统在传统的空气采样基础上, 增加了瓦斯检测功能, 将采样管道抽取的采样空气, 送入瓦斯检测系统, 即实现了防火、防爆一体化的报警。

4结语

本文根据矿井环境的特点, 设计了一种基于空气采样的智能型火灾探测系统。该系统在环境复杂且高灰尘的煤矿环境中, 通过利用双重过滤和气流检测技术能够降低火灾的误报率, 并且通过采用主动式抽取采样空气样本进行分析的方法, 能够将火灾探测时间提前, 起到真正预防火灾的目的。该系统还可将采集到的空气样本进行瓦斯检测, 实现了防火、防爆一体化的报警。因此, 该智能型空气采样火灾探测系统在多灰尘、环境潮湿、易爆的矿山环境中具有良好的推广应用价值。

摘要：文章结合煤矿环境的火灾特点, 设计了一种空气采样火灾探测系统, 详细介绍了该探测系统的组成、工作原理、特点及系统实现的关键技术。该探测系统是将分析法和烟雾法相结合、融防火、防爆于一体的消防报警系统, 既能够起到防火的作用, 又能够检测矿井中的瓦斯浓度。

关键词：煤矿,火灾探测,瓦斯检测,早期报警,空气采样

参考文献

[1]马绥华, 宋立巍, 王进军, 等.吸气式管道尺寸及温差对烟颗粒输运的影响[J].安全与环境学报, 2007, 7 (2) :133~136.

[2]谢启源, 苏国锋, 袁宏永, 等.气流速度对感烟火灾探测器响应灵敏度的影响[J].中国工程科学, 2005, 7 (11) :76~80.

智能火灾监控系统设计 第8篇

目前现实工程中的自动报警系统能够发出警报让现场人员进行逃生, 有防火和灭火的功能, 不能疏导火灾现场人员进行逃生, 也不能给出合理的逃生路线, 只能凭借固有的疏散灯具来引导人们。但是随着IT技术与互联网技术的发展, 智能消防系统的整体硬件与软件的基本功能已达到现实工程的应用需求, 为了使火灾环境下智能疏散系统更加完备地应用到消防疏散当中, 运用多智能体算法找到最佳逃生路径, 建筑火灾环境下智能疏散控制系统设计被提出。

二、建筑火灾环境下智能疏散控制系统设计

(一) 安全影响因素分析。通过对建筑风险分析、人员疏散模型与智能疏散系统的研究现状调研, 并基于火灾防御系统分析、火灾逃生者心理及互动行为分析、火灾建筑逃生安全分析、火灾安全疏散模型分析, 确定了建筑火灾环境下安全影响因素元素。安全影响因素包括建筑属性、人员属性、火灾属性、环境属性四类。建筑属性涉及用途、耐火等级、建筑高度、房间疏散门净宽、疏散走道净宽、层数、避难层;人员属性涉及楼层、年龄、性别、消防演练、消防培训;火灾属性涉及毒物、温度、能见度、火灾载荷密度;环境属性涉及火灾探测系统、火灾灭火系统、火灾报警系统、疏散指示系统。

(二) 系统总体方案设计。本系统主要功能模块如下:建筑属性模块、人员属性模块、火灾属性模块、环境属性模块、后台计算模块、模拟显示模块、算法与条件管理模块, 消防疏散规范管理模块。基于WEB的远程智能疏散控制系统包括感知层、传输层、数据层、平台层与应用层5部分。由传感器采集温度、CO、CO2、O2、能见度的数据, 通过互联网传输到服务器数据库, 在后台经过模拟计算, 将疏散路径显示于监控界面, 监控人员透过智能疏散控制中心监控界面的疏散路径画面, 下发指令触发激光引导疏散系统动态引导疏散方向。

(三) 系统硬件设计。硬件应用层由烟雾检测电路 (MC1446) 、语音模块电路 (SYN6288) 、激光模组电路、步进电机驱动电路 (ULN2003) 、电源电路、单片机最小系统 (STC15F2K61S2) 、继电器模块电路、GPRS (SIM900A) 电路组成。通过无线GPRS模块, 将数据传输至通信服务器。通信服务器接收到数据后, 对数据进行解析, 并将解析之后的数据存入数据库。用户通过电脑浏览器对WEB服务器发送请求, 通过WEB服务器对数据进行浏览和更改等操作。在对设备进行操作时, 用户通过浏览器发送命令, WEB服务器将命令转发给通信服务器, 通信服务器通过与终端建立的长连接将命令下发下去, 实现对终端的控制。

(四) 基于WEB的软件系统设计研究。基于WEB的软件系统设计分为接口设计、运行设计、数据库设计与通信协议设计。接口设计包括实时监控、参数配置、用户管理和维护记录;运行设计包括模块组合设计与输入输出设计;数据库集中在数据表格的设计;通信协议包括WEB服务器与通讯服务器、通讯服务器与终端服务器。应用服务器主要使用Java开发, 同时使用C++开发部分特殊功能;数据库主要选择SQLServer数据库;数据库访问层中, 使用ORM方式访问数据库, 可以选择my Batis框架或自主开发, 前期系统数据总量较小, 鉴于开发速度和成本可以使用my Batis框架;通信层中, 初步选择Java NIO异步网络通信机制, 后续逐步使用mina框架替换;消息中间层, 使用Active-MQ消息队列、RMI框架来支持系统的分布式架构;应用服务器相关管理界面使用JSP开发。

形成最佳路线的步骤:

一是定义Map<key, value>结构, value=0, 代表通道, value=1, 代表墙体或障碍物。

二是将建筑平面划分为网格数组a[0][0]......a[N][N], 当火灾发生位置被探测到时a[x][y]被确定, 门口可以根据实际情况被定义a[p][q]。人随机生成, 坐标为a[M][N]。

三是get Bykey。根据s[i][j+1][P1], s[i+1][j+1][P2], s[i+1][J][P3], s[i+1][j-1][P4], s[i][j-1][P5], s[i-1][j-1][P6], s[i-1][J][P7], s[i-1][j+1][P8]中s数组中Pi的大小选择行动方向, 并通过get Bykey进行方向判定是否可行, 不可行选在下一个比较大Pi值方向, 并将数据存放于数组LIST中, 在人员完成疏散后将LIST数据进行加色处理, 从而实现疏散路径;并预计智能疏散必要安全疏散时间TRSE。

四是指示疏散方向。监控人员可以根据最佳疏散路线手动改变激光引导方向与应急疏散指示标志, 从而实现火灾环境下建筑智能疏散控制。

五是由于火灾发生的偶然性, 为了验证智能疏散控制系统的有效性, 可以通过FDS预测可用安全疏散时间TASE, 若TRSE<TASE, 则智能疏散控制系统有效。

三、结语

通过对建筑火灾环境下智能疏散控制系统设计研究, 确定了智能疏散控制系统设计的分析思路, 完成了智能疏散系统的关键点设计, 为智能疏散系统的实现提供了良好的基础。本文仅仅完成了基本关键功能设计, 与实际产品的开发应用还有很大的距离, 需要进一步完善智能疏散主控算法。

摘要：近年来, 建筑物火灾频发, 给人们的生命财产安全带来了巨大的隐患, 为保证火灾发生时能够尽快疏散群众, 将火灾损失降到最低, 必须要对疏散控制系统进行完善。本文针对建筑火灾高发、建筑风险水平与人们风险满意度不平衡、自动报警系统无法动态引导人员疏散的问题, 提出了一种基于WEB的远程浏览多智能体安全疏散控制系统。该系统通过安全影响因素分析研究, 确定了基于智能疏散控制系统疏散路径设计的步骤。

关键词：火灾环境,安全影响因素,智能疏散,WEB

参考文献

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[4]唐方勤.基于GIS的火灾场景下人员疏散模拟[D].清华大学, 2009

智能火灾监控系统设计 第9篇

关键词：火灾烟雾报警系统,火灾探测器,智能化,硬件,软件

0引言

随着我国城市人口的不断增长,迫使城市建筑往纵深发展,导致高层建筑急剧增多。同时,高层建筑已成为城市发展和科技水平高低的重要标志,各级政府大力推行、支持高层建筑的投建,给消防控制系统带来了极大的发展空间,由于传统火灾报警系统在保障人民生命财产安全方面存在误报率高、反应滞后。为改善该状况,提出了一种基于烟雾探测的智能型火灾报警系统。解决了传统报警系统的漏报和误报问题,提升了系统的安全可靠性。

1报警系统的组成

智能消防系统由火灾感应系统、喷淋系统、消火栓系统、防排烟系统、气体灭火系统、电话广播系统、火灾报警控制器和消防联动控制设备等构成,其结构框图如图1所示,系统组成图如图2所示:

2系统电路设计及参数设定

系统电路由电源电路、气体探测电路、报警电路、触发电路及振荡电路组成。

电源电路:通过变压器把220V交流电转变为9V交流电,再经桥式整流将转变为直流电,该直流电经三端稳压管7805稳压后变成标准的5V直流电,而后经滤波电容消去纹波,再供给气敏传感器的加热灯丝。气敏传感器是系统的主要探测设备,当有气体或烟雾时,输出极间的电阻值降低,导致后级电位上升,从而触发了报警电路,起到系统的远程报警作用。同时,当有气体或烟雾时,导致时基振荡模块555的第4引脚的电位上升,触发扬声器外围电路工作而发声,起到现场报警作用。

为使报警器在气体或烟雾消失后能持续报警一段时间,在电路中设计了一种延时电路,选取R1=150KΩ,R2=150KΩ, C=90μF组成多谐振荡器电路。其中周期T由两部分组成,即系统充电时间tw1和系统放电时间tw2。

其中,tw1为电容C两端电压上升到标准电压三分之二时所需要的时间,其时间常数为(R1+R2)C*tw1,其具体时间由(2) 式进行计算:

tw1=(R1+R2)C ln2 ≈ 0.7(R1+R2) C=18.9s(2)

其中,tw2为电容C两端下降到标准电压的三分之一时所需要的时间,其时间常数为R2C. tw2,其具体时间由(3)式进行计算:

故系统周期可以用以下算式计算 :

将系统的周期转换成频率的表达式如式(5)所示:

故系统的报警延迟时间为28.4s。

3系统组成及工作原理分析

系统电路由降压、整流、稳压电路、气敏传感元件和触发、报警音响电路等五部分组成。

系统中的QM-N5气敏传感器可将气体信号变成标准的1-5V的电压信号。该信号可以驱动555时基集成电路的第4引脚,从而触发报警电路。由于气敏元件对供电的稳定性要求较高,故利用12V直流稳压电源对气敏元件的加热丝进行加热,从而使报警器可稳定地大范围地工作在180V至260V之间。其中关键部分的电路图如图2所示:

4结束语

智能火灾监控系统设计 第10篇

1 系统总体设计方案

系统整体设计结构如图1所示, 主要有传感器终端和数据接收终端两部分组成, 终端之间通过Zigbee无线进行数据传输。可在建筑走廊、过道、房间等部位布置传感器终端节点, 节点之间进行树形组网, 传感器采集到的温度、CO含量等数据, 通过Zigbee节点逐级传输到数据接收终端, 数据接收终端将数据上传到火灾控制中心, 控制中心根据预设的判断规则, 对数据进行计算与评估, 得出推断结果, 并作出相应动作。例如, 检测到烟雾, 温度急剧上升, 付出警报;检测到少量烟, 温度上升平滑, 发出预警等等。

2 系统硬件设计

系统主要由传感器终端和数据接收终端两部分组成。传感器终端主要负责数据采集和转发, 由控制器、传感器、无线收发芯片等组成, 控制器负责采集传感器数据, 并控制无线芯片进行数据的发送或转发。数据接收终端采用相同的控制器和无线收发芯片, 控制器通过控制无线收发芯片接收传感器终端发送的数据, 并通过异步串口将数据转发给控制中心PC机。

3 软件设计

3.1 传感器软件设计

每个传感器终端是Zigbee网络中的一个节点, 负责本节点数据的传输, 同时也要转发相邻节点数据。程序主要包括初始化程序、传感器数据采集程序和数据打包转发程序三部分。初始化程序包括对控制器本身、外围传感器、无线芯片和SPI通信协议的初始化处理。传感器数据采集程序包括ADC转换程序、数字滤波程序和数据格式变换程序等。数据打包转发程序主要包括对采集和转发的数据按照预设的格式打包, 发送到下一个节点。

3.2 数据接收终端程序设计

数据接收终端程序设计主要负责数据的收集, 也可看作是Zigbee网络中的一个节点, 主要负责将无线接收的数据包, 通过出口转发到控制中心PC。控制中心PC通过数据解包和整理, 将每个编号节点的数据进行统计与规整, 通过判断规则推断出当前消防状况并做出相应提示动作。数据接收终端程序主要是无线芯片控制程序和串口收发程序。

4 数据传输测试

本系统设计中采用CC2430芯片进行无线传输, 其最高传输速率为250 kbit·s, 室内最大传输距离为10~15m, 室外最大传输距离10~100m, 分别进行室内和室外数据传输测试, 取其中5组数据, 实验结果如表1所示。由表可知, 3m距离内无线模块数据传输快速精确, 8m距离内数据可较快速准确的传输, 当距离超出15m, 信号微弱无法保证准确的数据收发。

参考文献

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[3]万文青.基于Zig Bee的楼宇安防报警系统的设计[J].与实现电子测量技术, 2012, 35 (12) :117~120.

火灾自动报警系统设计见解 第11篇

关键词：火灾自动报警；系设置部位；消防联动；见解

1、设备设置部位

1.1火灾探测器

火灾探测器的布置是一项非常繁复的工作，在火灾自动报警系统中占有重要地位。不同场所要配備不同的探测器，设置部位也要实现最佳化。前室和走道要形成两大独立的探测区域，尤其是前室和电梯竖井、疏散楼道和走道一定要相通，因为这些地方都是安全疏散和消防救援的必经之地，所以必须要配置火灾探测器。尽管一般的电梯前室并非安全疏散的必经之地，但电梯前室和电梯竖井之间相通，是烟气容易聚集和流过的地方，所以要单独安装火灾探测器。

电梯机房要设置火灾探测器。之所以要在电梯机房内安装探测器，主要是因为：第一，电梯是民用建筑中重要的交通工具；第二，电梯机房内存在较高的火灾危险性；第三，电梯竖井内存在许多必要的开孔；第四，火势很容易经由电梯竖井进行扩张蔓延，对电梯机房形成较大威胁。所以，在电梯机房内安置火灾探测器显得非常有必要。

电缆竖井内要安置火灾探测器。之所以如此做，主要是因为：第一，竖井很容易形成烟火蔓延的通道；第二，火势有可能沿着电缆蔓延。为了有效避免上述两种现象发生，相关建筑规范和设计规范都对此做出了非常详尽的规定，但由于种种因素的限制，电缆竖井内的火灾探测器安装必须配合竖井的防火分隔要求，最好是在每一层都安装一个探测器。

1.2手动火灾报警按钮

由于各楼层前室是安全疏散和消防救援的必经之地，所以一定要在此地设置手动火灾报警按钮。在一些人员密集的公共场所和主要通道处也要设置手动火灾报警按钮；此外，在主要通道内安装手动火灾报警按钮时，一定要保证两个防区内最邻近的报警按钮之间的距离小于30米。同时还要将其安装在显眼的位置，以便火灾发生时人们容易发现和便于操作。

1.3火灾应急广播扬声器

在人员密集的公共场所，一定要安装火灾应急广播扬声器，并确保两个防火区内最邻近的两个扬声器之间的距离小于25米，主要通道内最后一个扬声器与通道末端的距离要小于13米。在公共卫生间也要安装火灾应急广播扬声器。由于前室有防火门分隔且人员混乱，所以要在前室安装火灾应急广播扬声器，包括电梯前室也同样需要安装。同时还要在疏散楼道内安装火灾应急广播扬声器，以便在火灾发生时能够及时播报安全疏散的指令，这无疑具有非常重要的现实价值和意义。

1.4火灾警报装置

对于具备火灾应急广播系统的报警系统，是否还需要安装火灾报警装置，笔者在经过深入的实地调查和理论研究后发现，安装火灾报警装置是非常有必要的，但一定要控制好系统程序：警报装置要在火灾确认后，统一对火灾覆盖区发出警报，并在规定时间内完成一系列的警报工作，然后同火灾应急广播系统形成联动，全方位向火灾区域内的人们传达安全疏散指令。

1.5消防专用电话

在与消防联动相关的地方或灭火控制中心、消防值班室、机房控制室、保卫办公用品房等地方都要安装消防专用电话。尤其是消防电梯和一般电梯内部必须要安装消防专用电话，要在电梯机房、消防控制中心、电梯轿厢之间构架畅通的电话通信平台，就是我们平常最常见的电梯监控显示盘，一般被安装于消防控制中心。

2、消防联动控制

在室内消火栓系统方面，消防联动控制要实现对消防水泵的有效控制，而且还要全面显示水泵开关位置及其运行状态。同时，消火栓系统还应该配置相应的电气装置，并能够显示消防水泵的运行状态和故障状态。

在自动喷水灭火系统方面，消防联动控制要实现对自动灭火系统的有效控制，并全面反映消防水泵的运行状态和水流指示器、安全信号阀等关键设备的运行状态。同时，还要实现对消防水位的全程监测。为避免因检修信号阀故障带来不必要的损失，笔者认为要安装具有电气信号转换功能的信号阀，以便在突发状况下对系统进行有效监测。

在防烟排烟系统方面，消防控制设备要安装在电动防火阀位置。在火灾报警之后，及时开启火灾区域内的防烟排烟系统的电动防火阀，及时关闭火灾区域的空调送风系统，并对此加以及时信号监测。联动控制台和防烟排烟控制箱之间要设置多条控制线，以便能够在各种复杂情况下有效控制防烟排烟系统的启停，并全面反映风机运行状态和供电系统的运行状态。对于空调送风系统同样如此，在火灾报警之后，通过联动控制设备及时关闭火灾区域的电动防火阀和空调送风机。

一旦发生火灾，通过联动控制台将消防电梯和一般电梯全部停在第一层，并在第一层安装消防电梯紧急迫降按钮，消防电梯的联动控制线可以接入迫降按钮信号返回线上，以此来有效控制消防电梯安全停在第一层。

3、消防设备配电

在火灾发生过程中，若是外电源供电系统中止运行，自动应急电源系统将投入使用，并确保消防设备的正常使用。但是发柴油发电机的最多只能带50%左右的用电负荷。若是不及时采取有效措施，发电机很容易因负荷过大而停止运行，这时就需要消防用电设备分批启动。但若是应急发电系统的自身电容量是根据标准负荷选用，那么其容量足以应付消防设备的用电负荷，此时就无需进行分批启动。

由共同的裙楼和地下层及若干的塔楼组成的大型民用建筑，这种建筑的最大消防负荷计算应该是各种共用的消防泵为必然负荷，必须计入；而消防风机、消防电梯及应急照明则宜以每个塔楼连同以该塔楼为核心划归该塔楼的裙楼和地下室的部分为一个计算单元，分别计算出各自所属的消防负荷，取其中两个位置相邻而相加后负荷最大者再与消防泵等必然负荷相加，以此计算出整座建筑的最大消防负荷。

工程中对非消防电源的切除最好用低压断路器的附件即分励脱扣器。但随着低压断路器型号和框架电流的不同，其分励线圈在分励脱扣时所需的电流不同。为了联动的简便和有选择性的切除，一般可在配电所的低压出线开关或在每层的主配电箱上切除非消防电源，而这些地方所选用的低压断路器的框架电流较大，其配套的分励脱扣器所需电流也较大。因此应将分励线圈接在220V或380V的电路里比较可行。

参考文献

[1]程羽/肖秀珍：《空中会所的火灾自动报警设计》[J]现代建筑电气，2013（S1）

智能火灾监控系统设计 第12篇

随着社会经济、各类工业和科学技术的发展, 易燃材料增多, 火灾的危险性日益增加, 火灾次数、火灾造成的人员伤亡和经济损失逐渐增多, 火灾成了国内外普遍关注的问题。对高校而言, 现在高校学生寝室人员密集, 一旦发生火灾, 后果不堪设想。随着现代学习节奏的加快, 寝室无人是常见的现象。这将导致失火时, 由于得不到及时处理, 给学生带来重大财产损失。因此, 高校寝室管理当中, 如何能够及时通知或处理寝室无人时发生的异常情况成了必须要解决的问题。

针对这一难题, 本文设计了一种适用于寝室无人时充当“小哨兵”的作用, 在发生火灾时采取适当措施并发出报警的系统。本系统主要监测温度、烟雾、气体浓度等, 当参数达到设定的参数的标准时进行声光报警和自动拨号119进行报警, 并告知报警的具体位置、发生的时间。

2 总体方案设计

本系统作为一个完整的高校学生寝室智能化系统的子系统, 主要工作是设计报警控制系统, 具体包括主控模块、温度采集模块、气体浓度采集模块、报警显示模块四大模块。系统的工作流程大致如下:温度采集模块、气体浓度采集模块采集到的温度和烟雾浓度大于设定值, 主控模块驱动报警显示模块, 发出报警信息, 并自动拨号实现报警, 并在LCD上显示位置和时间, 当无报警信息产生时, LCD实时显示当前的温度、浓度等, 同时主控模块通过串口与上位机实时通信。考虑到该系统的实际应用环境, 总体设计方案方框图如图1所示。

3 硬件电路设计

3.1 控制芯片

本系统选用AT89S52作为核心控制芯片。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。在本系统中需要控制芯片来完成温度和烟雾浓度数据采集, 对数据进行判断来决定是否发出报警信号, 通过RS232与上位机进行实时通讯, 以及通过数码管显示室内温度, 通过键盘设定拨号号码, 同时对温度烟雾浓度数据进行存储等一系列任务, 选用AT89S52能满足系统的需要, 准确发出控制信号。

3.2 温度采集模块

在温度采集模块当中, 采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器, 新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点, 在实际应用中取得了良好的测温效果。

因此, 本系统温度采集模块采用DS18B20芯片。该芯片只有3个引脚, 一个电源引脚, 一个接地引脚, 一个数据引脚直接跟单片机相连, 按照芯片内部格式进行数据转换后主控模块即可读取正确的温度值, 编程简单, 精确度高。如果多个点要测温度时, 只需在该点放置该芯片, 单片机在一个信号线上能准确读取来自各传感器的温度值。

3.3 气体采集模块

气体采集模块, 考虑到本设计是针对高校寝室, 所以本设计决定采用MQ-2气敏传感器。该种传感器为一种常用的半导体气体传感器, 是一种适用于监测CO和烟雾的传感器。它是一种体电阻控制型的气敏器件, 其阻值随被测气体的浓度 (成分) 而变化, 引脚的电位计用于设置TTL电平输出端的阈值, 当传感器感应到的烟雾浓度大于该阈值时, TTL输出低电平, 平时为高电平, 输出的低电平提供给单片机一个触发信号, 使报警器报警, 从而完成了对火灾发生时烟雾浓度的检测。具体的电路图如图2所示:

3.4 用户端报警器设计

在用户端报警器设计中, 键盘主要用矩阵键盘来实现, LCD液晶采用LCD1602显示器, 通过LCD显示输入报警号码。采用6位数码管, 在无警情时, 显示由DS18B20测试的温度值。当温度超过设定的值时, 要进行自动拨号报警。

自动拨号报警功能主要采用MT8888芯片来实现, MT8888芯片集成度高、功耗低, 可调整双音频模式的占空比, 能自动抑制拨号音和调整信号增益, 还带有标准的数据总线, 可与TTL电平兼容, 并可方便地进行编程控制。其自动拨号报警电路如图3所示:

在设计一个应用系统时, 要考虑到实际环境的需要。当没有任何警情时, 希望电话外线是一直连在话机上的, 系统与电话外线断开, 只有当需要报警时系统才接上电话外线。如果有火灾发生或某些其他情况发生, 单纯的自动拨号还是会给用户带来经济损失。可以在火灾发生的情况下发出警铃, 让更多的人知道发生火灾, 避免损失的扩大。

4 软件设计

软件程序设计部分主要包含主程序和子程序, 子程序包含自动拨号子程序、数据存储子程序、温度读取子程序。

主程序主要实现系统的初始化功能 (包括对AT89S52的初始化设置, 8255A和MT8888的初始化设置) , 并采集温度和烟雾浓度数据, 调用存储子程序完成对数据的存储, 必要时调用自动拨号子程序, 发出报警信号, 并与上位机实时通信。

自动拨号子程序自动拨号环节是本系统的重要环节, 在获取火灾信号之后通过自动拨号系统将火灾信息迅速传递给相关人员 (如119) , 以便迅速采取灭火措施。在本系统中自动拨号功能的设计以MT8888为核心, 应将MT8888设定为DTMF模式, 并使之工作于突发模式, 突发和暂停时间各为51±1ms;数据存储子程序存储检测到得温度数据, 以便调出温度数据进行检查, 这对一个完整的火灾报警系统来说是十分必要的, 在本系统中采用基于IIC总线的24C64芯片作为系统的存储器;温度读取子程序主要完成实现DS1820的调用中断管理、测量温度值的计算及温度值的显示等功能。DS1820自动的分辨率可以通过编程进行选择。通过LED显示读取的温度值, 并允许中断的产生, 修正温度值, 实现及时的温度测量。

5 结语

智能火灾报警系统是一个集信号检测、传输、处理和控制于一体的控制系统, 代表了当前火灾报警系统的发展方向。由于学生寝室居住人群密集, 且寝室无人是常见的现象, 一旦发生火灾, 后果不堪设想。失火时, 如果得不到及时处理, 将给学生带来重大财产损失。设计一个报警装置, 能够及时通知或处理寝室无人时发生的异常情况, 从而将损失减少到最低。

本文在分析学生寝室智能火灾系统设计要求的基础上, 以AT89S52为核心, 完成了对前端检测电路及用户端报警器的设计, 并选择C语言作为编程语言, 完成了相应的编程工作。该系统采用单片机作为控制核心, 通过处理用户端传感器送出的信号, 实现相应的报警功能。系统可实现实时监测显示及远程报警, 结构简单、易操作。

参考文献

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